中國電科集團:為嫦娥三號研發“千里眼”“順風耳”

12月6日，在北京航天飛控中心成功對嫦娥三號探測器實施近月制動後，嫦娥三號開始在距月面高度100千米的環月軌道上運行。

要穿越地月間38萬公里的距離，成功接收嫦娥三號探測器的信號，這需要怎樣的一些神秘利器？它們又是如何讓嫦娥三號探測器獲得“千里眼”和“順風耳”神功的呢？

衞星保障科技先導 創新引領探測“深喉”

在嫦娥三號探測器的登月征程中，期間要完成大量的測控控制任務，包括要在什麼地方“轉身”、角度是多少、加速還是減速等等，這些動作的實現都需要精確的數據支撐。要獲得這些至關重要的數據，就必須能夠接收到來自嫦娥三號的信號，並能對信號進行終端處理。

這些關鍵任務的完成均有賴於我國兩個深空站的設備；而作為設備核心的低温接收機，則承擔着接收來自遙遠太空信號的光榮使命……

中國電科集團從2009年開始，分別承擔我國兩個深空測控站上的S/X/Ka波段低温接收前端研製任務。

高靈敏度的低温接收前端能有效改善系統的信噪比，提高對着陸器和巡視器的軌道測量精度，包括測距、測速和測角，同時改善遙測數傳信號的解調質量，提高圖像信息質量。

在此項目中，中國電科採用自主研發設備和新技術，大幅度提高接收系統的靈敏度和抗干擾能力。

與探月一期所用的VLBI系統相比，探月二期深空測控站有兩個明顯的改進：一是工作頻段由一期的S/X波段擴展到S/X/Ka3個頻段，頻段擴展到Ka波段，滿足了未來星地之間大容量數據傳輸與更高精度的測控，這也是Ka頻段低温接收機在我國深空測控站的首次應用。二是探月二期S/X頻段具有發射和接收兩個通道，為推動高温超導濾波器技術的工程應用提供了良好契機。

VLBI測軌系統保證嫦娥“不出軌”

中國科學院VLBI網是測軌系統的一個分系統，它目前由密雲、上海、昆明、烏魯木齊四地的5副大口徑的射電望遠鏡，以及數據處理中心組成。中國電科承擔了射電望遠鏡上S/X雙頻低温接收機的研製任務。

S/X低温接收機是探月工程二期測控系統VLBI測軌分系統的重要試驗設備，用於接收嫦娥三號探測器的測控信號，完成探測器在地月轉移段和環月段的軌道確定和預報，完成着陸器在月面工作段初期的月面定位，完成着陸器和巡視器在月面工作段後期的相對定位。

從2011年開始，中國電科與中科院上海天文台經過多次協商，確定了用於探月二期VLBI測軌分系統S/X雙頻接收機的技術方案。

項目組經過刻苦攻關，2013年1月，分別完成了上海65米站、上海佘山25米站、烏魯木齊南山站、北京密雲站、雲南昆明站的雙頻接收機的安裝和調試，在星地對接的實驗中表現良好。

高頻接收機助力“嫦三”登月

在中國科學院國家天文台開展的地面應用系統數據接收分系統研究中，中國電科承擔了該系統中的關鍵部分——某型高頻接收機的研製工作。

數據接收分系統是連接探測器與地面的關鍵分系統，主要任務是接收嫦娥三號探測器下行探測數據、接收着陸器和巡視器下行數據，並參加VLBI測軌任務。

高頻接收機則是該分系統的重要組成部分，在軟硬件的設計實現上要考慮系統長期運行的穩定性和可靠性。在軌測試通過後，高頻接收機將進入長期業務運行狀態，其最大不間斷的即時任務週期為16小時，而探月一期接收機每天任務週期僅2小時左右。因此，要求系統都必須具有較高的可靠性和故障後快速恢復能力。 (田兆運、李曉輝)